DE2124314A1 - - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Extremwertes von mehreren Meßwerten Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Extremwertes von mehreren Meßwerten mittels einer Diodenanordnung, bei der jeweils ein Pol einer Diode mit einer Anordnung verbunden ist, die eine einem Meßwert entsprechende Spannung liefert und bei der der andere Pol der Diode an einer Sammelleitung angeschlossen ist. Circuit arrangement for determining the extreme value of several Measured values The invention relates to a circuit arrangement for determining of the extreme value of several measured values by means of a diode arrangement, in each of which one pole of a diode is connected to an arrangement which corresponds to a measured value Supplies voltage and with the other pole of the diode connected to a bus line is.

In der Meßtechnik wird häufig die Aufgabe gestellt, von mehreren Meßwerten, die an sich etwa gleich groß sein sollen, den maximalen und/oder minimalen Meßwert anzuzeigen. Aus dem Maximal- und/oder Minimalwert läßt sich erkennen, ob an einer Stelle der durch die Meßwerte überwachten Einrichtung unzulässig abweichende Bedingungen vorliegen.In measurement technology, the task is often set of several measured values, which should be approximately the same size per se, the maximum and / or minimum measured value to display. From the maximum and / or minimum value it can be seen whether a Place of the device monitored by the measured values, impermissibly deviating conditions are present.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur Ermittlung des Maximalwertes oder des Minimalwertes von mehreren Meßwerten mit einer Diodenanordnung bekannt (Regelungstechnik", 1960, Seiten 359, 360). Ein Pol der Dioden der Diodenanordnung ist dabei jeweils mit einer Anordnung verbunden, die eine einem Meßwert entsprechende Spannung liefert. Der andere Pol aller Dioden ist zusammengeschaltet und über einen Spannungsteiler mit dem Eingang eines Verstärkers verbunden. Da der Durchlaßwiderstand einer Diode insbesondere im Anfangsbereich nicht konstant ist und sich außerdem mit der Temperatur ändert, werden bei den bekannten Schaltungen der Anfangsteil des Meßbereiches unterdrückt und zur Temperaturkompensation Widerstände für den Spannungsteiler mit entsprechender gegenläufiger Temperaturabhängigkeit gewählt.There are already circuit arrangements for determining the maximum value or the minimum value of several measured values with a diode arrangement is known (Control engineering ", 1960, pages 359, 360). One pole of the diodes of the diode arrangement is in each case connected to an arrangement which corresponds to a measured value Voltage supplies. The other pole of all diodes is connected together and via one Voltage divider connected to the input of an amplifier. Since the forward resistance of a diode is not constant, especially in the initial area, and moreover changes with temperature, are in the known circuits the initial part of the measuring range is suppressed and resistors for temperature compensation for the voltage divider with corresponding opposite temperature dependence chosen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung von Extremwerten zu erstellen, mit der Extremwerte ohne Unterdrückung eines Teiles des Meßbereiches sicher erfaßt werden können.The invention is based on the object of a circuit arrangement to create extreme values with the extreme values without suppression a part of the measuring range can be reliably detected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Anordnung, die jeweils eine einem Meßwert entsprechende Spannung liefert, einen niederohmigen Ausgang besitzt, daß eine Stromquelle vorgesehen ist, die einen Strom in die Sammelleitung einspeist und daß die Flußrichtung des Stromes mit der Durchlaßrichtung der Dioden übereinstimmt.This object is achieved according to the invention in that each arrangement, each of which supplies a voltage corresponding to a measured value, a low-resistance voltage Output has that a current source is provided, which a current in the manifold feeds and that the direction of flow of the current with the forward direction of the diodes matches.

Durch diese Lösung kann auf eine Unterdrückung eines Teiles des Meßbereiches verzichtet werden, da die Einspeisung eines konstanten Stromes einen bestimmten Arbeitspunkt auf der Diodenkennlinie festlegt, der von der einem Meßwert entsprechenden Spannung praktisch unabhängig ist. Die starke Kennlinienkrümmung einer Diode im Anfangsbereich wirkt sich somit nicht mehr störend aus. Es können also bereits Extremwerte sicher erfaßt werden, wenn die Meßgröße an sich noch klein ist.With this solution, a part of the measuring range can be suppressed can be omitted, since the supply of a constant current has a certain Defines the operating point on the diode characteristic curve, that of the one corresponding to a measured value Voltage is practically independent. The strong curvature of the characteristic curve of a diode im The initial area therefore no longer has a disruptive effect. So there can already be extreme values can be reliably detected when the measured variable is still small per se.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an die Sammelleitung einer Diodenanordnung eine Reihenschaltung aus einem Verstärker mit niederohmigem Ausgang, einer Diode und einer weiteren Stromquelle angeschlossen. Die Durchlaßrichtung der Diode stimmt mit der Flußrichtung des von der weiteren Stromquelle gelieferten Stromes überein. Außerdem ist diese Diode zu den Dioden der Diodenanordnung entgegengesetzt gepolt. Durch diese Maßnahme wird vorteilhafterweise nicht nur eine Kompensation des Temperaturganges der jeweils durch einen Extremwert angesteuerten Diode der Diodenanordnung erreicht, sondern außerdem wird auch der durch diese Diode bedingte Spannungsabfall eliminiert.In a preferred embodiment of the invention, the collecting line is connected a diode arrangement a series circuit of an amplifier with low resistance Output, a diode and another power source. The transmission direction the diode agrees with the direction of flow of that supplied by the further current source Current. In addition, this diode is opposite to the diodes of the diode array polarized. This measure is advantageously not just one Compensation of the temperature response of each controlled by an extreme value Diode achieved by the diode array, but also by this diode induced voltage drop eliminated.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist den Anordnungen, die den Meßwerten entsprechende Spannungen liefern, jeweils ein Widerstand zur Mittelwertbildung nachgeschaltet, dessen zweiter Anschluß mit einer Sammelleitung verbunden ist, an der das Bezugspotential für die Bestimmung der Extremwerte abgegriffen wird. Dadurch wird eine Bewertung des jeweils erfaßten Extremwertes in bezug auf den mittleren Wert aller Meßwerte ermöglicht. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere auch für eine Überwachung von Einrichtungen während des Anfahrens derselben. Dies ist ein besonderer Vorteil, da beim Anfahren der absolute Wert eines Extremwertes im allgemeinen keine Aussage darüber gibt, ob eine Gefährdung der überwachten Einrichtung vorliegt. Dem auf den mittleren Wert der Meßwerte bezogenen Extremwert läßt sich dies jedoch entnehmen. Es kann dadurch rechtzeitig eingegriffen werden, so daß etwaige größere Folgeschäden nicht auftreten.In a further embodiment of the invention, the arrangements that the Deliver voltages corresponding to the measured values, each with a resistor for averaging downstream, the second connection of which is connected to a collecting line which the reference potential for determining the extreme values is tapped. Through this is an evaluation of the extreme value recorded in relation to the mean Value of all measured values possible. This configuration is also particularly suitable for monitoring facilities while they are being started up. This is a particular advantage, since the absolute value of an extreme value in the generally does not provide any information about whether the monitored facility is at risk is present. The extreme value related to the mean value of the measured values can be however, this can be seen. It can be intervened in time, so that any major consequential damage does not occur.

Im folgenden soll die Erfindung nach eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.In the following the invention according to one shown in the figure Embodiment are explained in more detail.

In der Figur ist schematisch eine Anordnung zur Ermittlung des Maximalwertes und des Minimalwertes von mehreren Meßwerten U1, U2, ... Un in bezug auf deren Mittelwert dargestellt.An arrangement for determining the maximum value is schematically shown in the figure and the minimum value of several measured values U1, U2, ... Un in relation to their mean value shown.

Die Meßwerte U1, U2, ... werden jeweils einer Anordnung 1, 2, ... n zugeführt, die eine dem Meßwert U1, U2, ... entsprechende Spannung U'1, U2, ... liefert und die einen niederohmigen Ausgang besitzt. Jede dieser Anordnungen 1, 2, besteht beispielsweise aus einem mit Widerständen beschalteten integrierten Gleichstromverstärker, durch den eine Verstärkung und Impedanzwandlung sowie eine Invertierung des jeweiligen Meßwertes erfolgt. An den Ausgängen der Anordnungen 1, 2, ... ist eine Diodenanordnung mit Dioden 11, 21, ... zur Erfaßung des Maximalwertes, eine Widerstandsanordnung mit Widerständen 12, 22, ... zur Erfaßung des Mittelwertes und eines Diodenanordnung mit Dioden 13, 23, zur Erfaßung des Minimalwertes angeschlossen. Der zweite Pol der Dioden lt, 21, .. ist an eine Sammelleitung 31, der zweite Pol der Widerstände 12, 22, ... ist an eine Sammelleitung 32 und der zweite Pol der Dioden 13, 23, ... ist an eine Sammelleitung 33 angeschlossen. Weiter sind eine Stromquelle 34 bzw. eine Stromquelle 35 vorgesehen, die mit der Sammelleitung 31 bzw. 33 verbunden sind und die einen Strom J1 bzw. J2 in die Sammelleitung 31 bzw. 33 einspeisen.The measured values U1, U2, ... are each assigned to an arrangement 1, 2, ... n, which supplies a voltage U'1, U2, ... corresponding to the measured value U1, U2, ... supplies and which has a low-resistance output. Each of these arrangements 1, 2, for example, consists of a circuit wired with resistors integrated DC amplifier, through which a gain and impedance conversion as well as a The respective measured value is inverted. At the exits of the orders 1, 2, ... is a diode arrangement with diodes 11, 21, ... for recording the maximum value, a resistor arrangement with resistors 12, 22, ... for detecting the mean value and a diode arrangement with diodes 13, 23, connected to detect the minimum value. The second pole of the diodes lt, 21, .. is on a bus 31, the second pole of resistors 12, 22, ... is connected to a bus line 32 and the second pole of the Diodes 13, 23, ... are connected to a bus 33. Next are one Current source 34 or a current source 35 is provided, which is connected to the collecting line 31 and 33 are connected and a stream J1 and J2 into the manifold 31 and 33 feed.

Die Flußrichtung des Stromes J1 bzw. J2 stimmt mit der Durchlaßrichtung der Dioden 11, 21, ... bzw. 13, 23, ... überein.The direction of flow of the current J1 or J2 corresponds to the forward direction of diodes 11, 21, ... and 13, 23, ... respectively.

An die Sammelleitung 31 bzw. 33 ist außerdem eine Reihenschaltung aus einem Verstärker 36 bzw. 38 mit niederohmigem Ausgang, einer Diode 39 bzw. 40 und einer weiteren Stromquelle 41 bzw. 42 angeschlossen. Die Durchlaßrichtung der Diode 39 bzw. 40 stimmt mit der Flußrichtung des von der Stromquelle 41 bzw. 42 gelieferten Stromes J'1 bzw. J2 überein.A series connection is also connected to the bus line 31 or 33 from an amplifier 36 or 38 with a low-resistance output, a diode 39 or 40 and a further power source 41 and 42, respectively. The direction of transmission of the Diode 39 or 40 corresponds to the direction of flow of the current source 41 or 42 supplied current J'1 or J2 match.

Ferner ist die Diode 39 bzw. 40, bezogen auf die Dioden 11, 21, ... bzw. 13, 23, ..., entgegengesetzt gepolt. Die Ströme J1 und J'1 bzw. Ja und J2 werden gleich groß gewählt.Furthermore, the diode 39 or 40, based on the diodes 11, 21, ... or 13, 23, ..., polarized in opposite directions. The streams J1 and J'1 or Ja and J2 become chosen the same size.

Durch diese Maßnahmen heben sich vorteilhafterweise die durch die Diode 39 und einer der Dioden 11, 21, ..., an der gerade der Maximalwert anliegt, bedingten Einflüsse auf. Entsprechendes gilt für die Diode 40 und die Dioden 13, 23, Die vorstehend erwähnten Stromquellen können in an sich bekannter Weise durch Transistorschaltungen realisiert werden.These measures advantageously stand out by the Diode 39 and one of the diodes 11, 21, ..., to which the maximum value is currently applied, conditional influences on. The same applies to the diode 40 and the diodes 13, 23, The above-mentioned power sources can be known per se Way can be realized by transistor circuits.

An den Verbindungspunkt der Diode 39 mit der Stromquelle 41 bzw. der Diode 40 mit der Stromquelle 42 ist der Eingang eines Verstärkers 43 bzw. 45 angeschlossen, dessen Ausgang mit einem Potentiometer 46 bzw. 47 verbunden ist. Die beiden anderen Anschlüsse der Potentiometer 46, 47 sind miteinander verbunden und über eine Leitung 44 an den Ausgang eines Verstärkers 37 angeschlossen, von dem ein Eingang mit der Sammelleitung 32 verbunden ist. An die Leitung 44 sind ferner noch je ein Eingang zweier Differenzverstärker 48, 49 angeschlossen.At the connection point of the diode 39 with the current source 41 or the Diode 40 with the current source 42 is connected to the input of an amplifier 43 or 45, the output of which is connected to a potentiometer 46 or 47. The two others Connections of the potentiometers 46, 47 are connected to one another and via a line 44 connected to the output of an amplifier 37, one input of which is connected to the Manifold 32 is connected. There is also one input each on line 44 two differential amplifiers 48, 49 connected.

Der zweite Eingang des Differenzverstärkers 48 ist mit dem Abgriff des Potentiometers 46, der zweite Eingang des Differenzverstärkers 49 mit dem Abgriff des Potentiometers 47 verbunden. Die Ausgänge der Verstärker 48 bzw. 49 sind mit 50 bzw. 51 bezeichnet. Am Ausgang 50 liegt eine Spannung an, die der Differenz zwischen maximaler Spannung und dem Mittelwert der Spannung aller Meßwerte proportional ist. Am Ausgang 51 kann der Differenzwert zwischen minimaler Spannung und mittlerer Spannung abgegriffen werden.The second input of the differential amplifier 48 is with the tap of the potentiometer 46, the second input of the differential amplifier 49 with the tap of the potentiometer 47 connected. The outputs of the amplifier 48 and 49 are with 50 and 51 respectively. At the output 50 there is a voltage that is the difference between maximum voltage and the mean value of the voltage of all measured values is proportional. At the output 51, the difference value between the minimum voltage and the average voltage can be found be tapped.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungs anordnung sei angenommen, daß U1 den maximalen Wert aller Meßwerte darstellt. Durch die Invertierung des Meßwertes U1 ergibt sich am Ausgang der Anordnung 1 die größte negative Spannung U'1. Die Diode 11 leitet daher den von der Stromquelle 34 gelieferten konstanten Strom J1' Da der Ausgang der Anordnung 1 niederohmig ist, wird durch diesen Strom J1 die Spannung U'1 nicht beeinflußt. Die Spannung Ul, verändert um den Spannungsabfall an der Diode 11, liegt somit auch auf der Sammelleitung 31 vor. Dadurch sind die weiteren Dioden 21, ... gesperrt. Die auf der Sammelleitung 31 anliegende Spannung wird vom Verstärker 36 verstärkt, der ebenfalls einen niederohmigen Ausgang hat und dem die vom Strom J'1 durchflossene Diode 39 nachgeschaltet ist.To explain the mode of operation of the circuit according to the invention arrangement it is assumed that U1 represents the maximum value of all measured values. By the inversion of the measured value U1 results at the output of the arrangement 1, the greatest negative voltage U'1. The diode 11 therefore conducts the energy supplied by the current source 34 constant current J1 'Since the output of the arrangement 1 is low, through this current J1 does not affect the voltage U'1. The tension Ul changed to the voltage drop across the diode 11 is thus also present on the bus 31. As a result, the further diodes 21, ... are blocked. The on the manifold 31 applied voltage is amplified by amplifier 36, which also has a low resistance Has output and the diode 39 through which the current J'1 flows is connected downstream.

Die Ströme J1 und J'1 sind etwa gleich groß Da weiter die Dioden 11 und 39 entgegengesetzt geschaltet sind, heben sich die Einflüsse beider Dioden auf, so daß am Verbindungspunkt der Diode 39 mit der Stromquelle 41 eine der Spannung U1 entsprechende Spannung vorliegt, der keine durch eine Diode bedingte störende Einflüsse überlagert sind. Diese Spannung wird vom Verstärker 43 verstärkt. Am Widerstand 46 liegt damit eine Spannung an, die der Differenz aus der Maximal spannung U1 und dem Mittelwert aller Spannungen proportional ist. Diese Spannungsdifferenz wird vom Verstärker 48 nochmals verstärkt, so daß am Ausgang 50 ein entsprechender Wert abgegriffen werden kann. Die Wirkungsweise bei der Ermittlung des Differenzwertes in bezug auf die minimale Spannung ist ähnlich. Auf eine wiederholende Beschreibung kann daher verzichtet werden. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bereits bei kleinen Spannungen Extremwerte von Spannungen erfaßt werden können, da störende Einflüsse von Dioden der zum Vergleich der Spannuhgen verwendeten Diodenanordnung praktisch vollständig eliminiert wurden. Die Erfaßung der Extremwerte in bezug auf den Mittelwert der Meßwerte gestattet weiter vorteilhafterweise auch eine Verwendung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung beim Anfahren einer zu schützenden Einrichtung.The currents J1 and J'1 are approximately the same size and 39 are connected in opposite directions, the influences of both diodes cancel each other out, so that at the junction of the diode 39 with the current source 41 one of the voltage U1 corresponding voltage is present, which is not caused by a disturbing diode Influences are superimposed. This voltage is amplified by the amplifier 43. At the resistance 46 is thus a voltage that is the difference between the maximum voltage U1 and is proportional to the mean of all voltages. This voltage difference is amplified again by the amplifier 48, so that at the output 50 a corresponding value can be tapped. How it works when determining the difference value with respect to the minimum tension is similar. To a repetitive description can therefore be omitted. The advantages achieved by the invention exist especially in the fact that even with small voltages extreme values of voltages can be detected, since disruptive effects of diodes to compare the voltage used diode arrangement were practically completely eliminated. The capture the extreme values with respect to the mean value of the measured values also advantageously permit also a use of the circuit arrangement according to the invention when starting a entity to be protected.

Claims (4)

Patentansprüche Claims Schaltungsanordnung zur Ermittlung des Extremwertes von mehreren Meßwerten mittels einer Diodenanordnung, bei der jeweils ein Pol einer Diode mit einer Anordnung verbunden ist, die eine einem Meßwert entsprechende Spannung liefert und bei der der andere Pol der Diode an einer Sammelleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anordnung (1, 2, ... n), die jeweils eine einem Meßwert (U1, U2, ... Un) entsprechende Spannung (U'1, U'2, U') liefert, einen niederohmigen Ausgang besitzt, daß eine n Stromquelle (34;35) vorgesehen ist, die einen Strom (J1i J2) in die Sammelleitung (31;33) einspeist und daß die Flußrichtung des Stromes (J1; J2) mit der Durchlaßrichtung der Dioden (11, 12, ...; 13, 23, ...) übereinstimmt. Circuit arrangement for determining the extreme value of several Measured values by means of a diode arrangement, in each of which one pole of a diode with an arrangement is connected which supplies a voltage corresponding to a measured value and in which the other pole of the diode is connected to a bus, thereby characterized in that each arrangement (1, 2, ... n), each one a measured value (U1, U2, ... Un) supplies the corresponding voltage (U'1, U'2, U '), a low-resistance Output has that an n current source (34; 35) is provided which has a current (J1i J2) feeds into the manifold (31; 33) and that the direction of flow of the current (J1; J2) coincides with the forward direction of the diodes (11, 12, ...; 13, 23, ...). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Anordnungen 1, 2, ...), die den Meßwerten (U1, U2, ...) entsprechende Spannungen (U'1, U'2, ...) liefern, eine Schaltung (11, 21, ..., 31, 34) zur Ermittlung des Maximalwertes und eine Schaltung (13, 23, ..., 33, 35) zur Ermittlung des Minimalwertes nachgeschaltet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the arrangements 1, 2, ...), the voltages corresponding to the measured values (U1, U2, ...) (U'1, U'2, ...) provide a circuit (11, 21, ..., 31, 34) for determining the Maximum value and a circuit (13, 23, ..., 33, 35) for determining the minimum value is downstream. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sammelleitung (31; 33) einer Diodenanordnung eine Reihenschaltung aus einem Verstärker (36;38) mit niederohmigen Ausgang,einer Diode (39;40) und einer weiteren Stromquelle (41;42) angeschlossen ist, daß die Durchlaßrichtung der Diode (39;40) mit der Flußrichtung des von der weiteren Stromquelle (41;42) gelieferten Stromes (J1; J2) übereinstimmt und daß die Diode (39;40) bezogen auf die Dioden (11, 12, ...;13, 23, ...) der Diodenanordnung entgegengesetzt gepolt ist.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that to the bus line (31; 33) of a diode arrangement a series circuit an amplifier (36; 38) with a low-resistance output, a diode (39; 40) and a Another current source (41; 42) is connected that the forward direction of the diode (39; 40) with the direction of flow of the supplied by the further current source (41; 42) Current (J1; J2) matches and that the diode (39; 40) based on the diodes (11, 12, ...; 13, 23, ...) of the diode arrangement is polarized opposite. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß den Anordnungen (1, 2 ...), die den Meßwerten (U1, U2, ...) entsprechende Spannungen (U'1, U'2, ...) liefern, jeweils ein Widerstand (12, 22, ...) zur Mittelwertbildung nachgeschaltet ist, dessen zweiter Anschluß mit einer Sammelleitung (32) verbunden ist, an der das Bezugspotential für die Bestimmung der Extremwerte abgegriffen wird.4. Circuit arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized characterized that the arrangements (1, 2 ...), which the measured values (U1, U2, ...) supply corresponding voltages (U'1, U'2, ...), one resistor each (12, 22, ...) is connected downstream for averaging, the second connection of which is connected to a Collector line (32) is connected to which the reference potential for the determination the extreme values are tapped.